DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN PROTOTIPO PARA LA ADMINISTRACIÓN DE RECURSOS FISICOS EN LOS LABORATORIOS DE
INGENIERÍA DE LA UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS MEDIANTE EL USO DE TECNOLOGÍA NFC.
Proyecto de grado Modalidad: Monografía
ANDRÉS MAURICIO VALENCIA RAMÍREZ
WILSON ANDRÉS LUIS DÍAZ
DIRIGIDO POR:
PH.D, MSC. ROBERTO FERRO ESCOBAR
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA ELECTRÓNICA BOGOTÁ D.C.
DISEÑO E IMPLEMENTACION DE UN PROTOTIPO PARA LA
ADMINISTRACIÓN DE RECURSOS FISICOS EN LOS LABORATORIOS DE INGENIERÍA DE LA UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE
CALDAS MEDIANTE EL USO DE TECNOLOGÍA NFC.
ANDRÉS MAURICIO VALENCIA RAMÍREZ 20062005035
WILSON ANDRÉS LUIS DÍAZ
20072005040
Trabajo de grado para optar al título de
Ingeniero Electrónico
DIRIGIDO POR:
PH.D, MSC. ROBERTO FERRO ESCOBAR
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA ELECTRÓNICA
BOGOTÁ D.C.
Tabla de contenido
INTRODUCCIÓN ... 5
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ... 7
2. JUSTIFICACIÓN ... 8
2.1. JUSTIFICACIÓN TÉCNICA ... 8
2.2. JUSTIFICACIÓN ACADÉMICA ... 8
2.3. JUSTIFICACIÓN AMBIENTAL ... 8
3. OBJETIVOS ... 9
3.1. ... O BJETIVO GENERAL ... 9
3.2. ... O BJETIVOS ESPECÍFICOS ... 9
4. ANTECEDENTES ... 10
5. MARCO TEORICO ... 13
5.1. COMUNICACIONES DE CAMPO CERCANO (NFC) ... 13
5.2. ¿COMO FUNCIONA? ... 14
5.2.1 Punto a punto: ... 15
5.2.2 Lectura-escritura: ... 15
5.2.3 Emulación de tarjeta: ... 16
5.3. ESPECIFICACIONES ... 17
5.3.1 NFC Data Exchange Format (NDEF): ... 17
5.3.2 NFC Record TypeDefinition: ... 17
5.3.3 NFC Uniform Resource Identifier Service Record Type Definition: ... 18
5.3.4 NFC Text Record Type Definition: ... 18
5.3.5 NFC Smart Poster Record Type Specification: ... 18
5.4. TAG’S NFC ... 18
5.5. APLICACIONES NFC ... 20
5.5.1 Pagos móviles: ... 20
5.5.2 Tarjetas de acceso: ... 20
5.5.3 Identificación:... 20
5.5.4 Libros con contenido Multimedia: ... 20
5.5.6 Accesorios conectados: ... 21
5.5.7 Tarjetas de visita: ... 21
5.5.8 Tag NFC: ... 21
5.5.9 Lector de etiquetas RFID: ... 21
5.6. Grupo de Investigación L.I.D.E.R : ... 21
6. MARCO LEGAL Y NORMATIVIDAD ... 23
6.1. NORMATIVIDAD EN COLOMBIA ... 23
6.2. PLAN ESTRATÉGICO DE DESARROLLO DE LA UNIVERSIDAD DISTRITAL 2008-2016 ... 25
7. ALCANCES... 27
8. LIMITACIONES ... 28
9. METODOLOGÍA ... 29
10. CRONOGRAMA ... 31
11. PRESUPUESTO ... 32
12. DESARROLLO DE LA METODOLOGÍA ... 34
12.1. Investigación y análisis ... 34
12.1.1 Análisis comparativo de las distintas etiquetas NFC disponibles en el mercado. ... 34
12.1.2 Análisis de los distintos dispositivos de lectura y escritura NFC. ... 42
12.2. Prueba técnica de etiquetas. ... 54
12.3. Diseño computacional del sistema de almacenaje de datos. ... 54
12.4. Implementación del sistema integrado. ... 57
13. CONCLUSIONES ... 74
14. RECOMENDACIONES ... 75
5
INTRODUCCIÓN
Dentro del ámbito empresarial existen necesidades que deben ser atendidas con diferentes tipos de herramientas, las compañías que se dedican a desarrollar materiales o herramientas piensan en una necesidad que no se encuentre atendida, con un enfoque acorde a las necesidades específicas de cada empresa.
Existen muchas herramientas que se desarrollan de una manera genérica que siempre se adaptan fácilmente a las necesidades del mercado y son adoptadas por las empresas con el fin de satisfacer esa necesidad en una compañía o institución. Por otra parte también existen empresas que requieren soluciones especializadas lo que se denomina desarrollo a la medida. Como este tipo de necesidades son específicas se requiere de un desarrollo adicional o una adaptación especifica de alguna herramienta.
Una necesidad muy clara de las instituciones o empresas es el manejo de sus inventarios, desde el equipo de inmueble hasta los equipos celulares o satelitales, tanto las que hacen parte del objeto social de la empresa, institución como las herramientas administrativas que hacen parte de la actividad desarrollada por un empleado o colaborador de la misma.
La tecnología provee hoy en día muchas formas prácticas de envío y recepción de información, de forma confiable y segura, de esta forma han nacido muchos protocolos y estándares de conexión que permiten usar diversos dispositivos y que se hacen compatibles con las nuevas tendencias tecnológicas nacidas para facilitar ciertas labores, el estándar NFC es un método de comunicación entre dispositivos. Dentro de este se heredó el concepto de etiqueta en la tecnología RFID, el cual permite almacenar información para después ser leída y usada por otro dispositivo, este método de intercambio de información es práctico y de fácil uso para la administración de información.
Viendo esta necesidad se encuentran disponibles muchas herramientas que permiten administrar los inventarios en una empresa o institución pero existen algunas necesidades específicas como la que presenta el objeto este proyecto, una necesidad que no radica en el control interno del inventario de la institución sino en la forma de administrar los recursos físicos, una forma de agilizar el proceso y ejercer un mejor control para el área encargada de la prestación del servicio.
6
7
1.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
En los últimos años hemos sido capaces de observar la gran evolución que han tenido los dispositivos móviles y su uso cada vez más ligado a la vida cotidiana de la sociedad.
Debido a esto se han creado tecnologías compatibles con los dispositivos móviles como lo es la comunicación de campo cercano (Near Field Communication) la cual nos permite realizar intercambio de datos de forma inalámbrica a un corto alcance y con una velocidad de conexión.
El uso de estas tecnologías permite obtener una comunicación fiable. Bajo esta premisa es posible implementar un sistema que permita administrar un inventario a baja escala, ya que en la Universidad Distrital Francisco José De Caldas el préstamo de los equipos de laboratorio para uso de los estudiantes se realiza de forma manual y se encuentra la necesidad de hacer automático este proceso, de forma tal que favorezca la integración tecnológica con el uso de los espacios de laboratorio.
8
2.
JUSTIFICACIÓN
2.1 JUSTIFICACIÓN TÉCNICA
El documento actual como propuesta de trabajo de grado pretende generar la implementación del proceso que conlleva optimizar el sistema de préstamos de equipos de los laboratorios de ingeniería de la Universidad Distrital Francisco José De Caldas el cual actualmente se realiza de forma manual con fichas impresas.
Se busca hacer una innovación en la forma de realizar los procesos empleando tecnologías de punta utilizadas en los países desarrollados. Empleando tecnología NFC y herramientas actualmente disponibles en el mercado, se puede obtener un sistema con niveles de seguridad acorde al manejo de la información, usando los protocolos destinados por el estándar NFC, permitiendo obtener un sistema ágil que optimice el proceso de préstamo de un material académico.
2.2 JUSTIFICACIÓN ACADÉMICA
Siguiendo con el enfoque FLOSS (Free, Libre, Open Source Software), implementar un sistema de administración de recursos físicos de los laboratorios de ingeniería con las características tecnológicas ya mencionadas, permitirá llevar de mejor manera el inventario, así mismo busca generar un sistema amigable con el usuario, agilizando los préstamos de equipos y generando un mejor control sobre estos; también se eliminara la tarea de cada monitor de laboratorios al finalizar su turno, la cual es subir a la base de datos el inventario de préstamo de la sala asignada de forma manual.
2.3 JUSTIFICACIÓN AMBIENTAL
9
3
OBJETIVOS
3.1. OBJETIVO GENERAL
Diseñar e implementación un prototipo para la administración de recursos físicos en el laboratorio de ingeniería de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas mediante el uso de tecnología NFC.
3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Realizar análisis comparativo de las distintas etiquetas NFC disponibles en el mercado a través de los requerimientos de modo de operación y características.
Realizar análisis comparativo de los diferentes módulos de lectura y escritura NFC.
Realizar pruebas específicas de lectura y escritura de las etiquetas NFC.
Implementar una base de datos que permita el almacenamiento de información de los equipos como: Nombre, Marca, Modelo, número de identificación para realizar una prueba piloto en los laboratorios de ingeniería de la Universidad Distrital Francisco José De Caldas
Realizar un sistema que integre la base de datos con la tecnología NFC.
Realizar la prueba del sistema integrado.
10
4
ANTECEDENTES
Dentro del contexto general del desarrollo de la tecnología NFC lo más sobresaliente ha sido desarrollado en el entorno de la tecnología padre del NFC el RFID, dentro de los avances conseguidos en este campo específico se encuentran algunas aplicaciones muy específicas en tratamiento de mercancías e inventarios.
Se implementó un sistema de redireccionamiento de mercancías en la empresa Hewlett-Packard, la cual tenía problemas pues sus mercancías quedaban ubicadas en ciertas zonas geográficas y era necesario enviarlas a un destino diferente, el destino inicial era cambiado de esta forma identificar entre muchos cientos de containers de muchos productos, dentro de los cuales existían muchas referencias distintas, encontrar el equipó que debía ser redirigido era costoso y tedioso, inicialmente los embalajes de los productos eran marcados con distintas etiquetas planas de texto que debían ser leídas por un operario para identificar su origen y destino, enrutarlo si era el caso, Hewlett-Packard aposto por un desarrollo más intuitivo en el envío de sus mercancías, tanto para reducir costos como para poder cubrir las diferentes ofertas que podían surgir en países de todo el mundo en cierto momento.
Debido a que el mercado es cambiante, debían tener una estrategia que dirigiera su logística y se enfocara a cubrir los cambios del mercado.
La idea fue utilizar etiquetas RFID con el fin de localizar los productos de forma más rápida y con mayor eficacia, consistía en escanear las zonas, colocar etiquetas en los productos embalados y también marcar los containers. Así la búsqueda y ejecución de la acción era más rápida, se realizaron simulaciones del rendimiento del aplicativo, el cual fue desarrollado también enfocado a la medida a la necesidad, en esta técnica se usaron modelos matemáticos e implementaciones de la cadena de mercado.
Las conclusiones mostraron que una compañía se podía beneficiar de la asignación dinámica de inventario, reduciendo sus tiempos promedio de envío y recepción, si en la compañía se implementa un sistema RFID de transporte, y se enfrentan a un cambio en la demanda estarán mejor equipados y podrán responder de forma más eficaz.(Jain & Kumar, 2007)
En otro ámbito se ha hablado de las diferentes tipologías de estrategia logística las cuales son: estrategias de procesos, estrategias de mercado y estrategias de información (canales). Las estrategias deproceso enfatizan el logro de la eficiencia de la gestión de un amplio grupo de actividades logísticas incluyendo compras, fabricación, y distribuciones físicas a través de un sistema integrado.
11
concesionarios y distribuidores. Un estudio realizado considera que la estrategia de información se superpone a las estrategias de proceso y de logística del mercado.
Han existido diferentes aplicaciones básicas con RFID: manejo de proveedores de abarrotes, en este aspecto se introdujo el RFID en el sector de minoristas de comestibles.; fabricación Wireless, donde se desarrolló una red inalámbrica RFID en un entorno de fabricación con el fin de recopilar datos en tiempo real y sincronizar maquinas; integración de un taller de fabricación, identificación de las piezas a usar; en integración de sistemas, en el caso de una cadena de manufactura y distribución. Esto por el enfoque de RFID en la logística de la manufactura. Otro uso del RFID en almacenamiento y logística de inventarios es: gestión de recursos de un almacén o bodega, enrutamiento de inventario, control y gestión de almacenamiento, almacenamiento y manejo de productos farmacéuticos, entre otros.(Cheung, Choy, Lau, & Leung, 2008)
También se realizó el desarrollo de un interfaz denominada FlexRFID, middleware (lógica de intercambio de información entre aplicaciones o interlogical), esta herramienta se implementó con un enfoque multiplataforma y multidispositivo, teniendo en cuenta que existen muchos dispositivos en el mercado, este dispositivo permite la sincronización de múltiples procesos, logrando aumentar la eficiencia del software y el rendimiento del proceso, este captura en tiempo real los datos necesarios del proceso, también adopta la escalabilidad para integraciones y compatibilidad futura, el software debe estar por decirlo así conectado a una red interna y tener los permisos necesarios para poder iniciar la adquisición de datos.
Utiliza capas AAL de ATM con lo cual se basa en la adaptación de formatos de celda en la capa de enlace de datos, ATM es Asynchronous Transfer Mode (ATM) y AAL abrevia ATM AdaptationLayers.(Kribach, Boulmalf, & Harroud, 2010)
Se han desarrollado métodos en aspectos relacionados a inventarios fuera del lugar, es decir que no son in situ, aunque estos desarrollos, se enfocan entorno a la tecnología RFID, no son implementaciones reales, solo son elementos de revisión y que son ejecutados desde ámbitos matemáticos y logísticos, lo más rescatable son las distintas simulaciones realizadas.(Ren & Fan, 2010)
Por otra parte la implementación de un sistema multi-escalón para implementación de un control hibrido con RFID, evaluando elementos de logística y de alto acoplamiento, así como del aumento en el control de la logística, todo esto enfocado a la cadena de suministro.
12
13
5
MARCO TEORICO
5.1 COMUNICACIONES DE CAMPO CERCANO (NFC)
Near fiel comunication (NFC) es una tecnología de comunicación inalámbrica de corto alcance que permite a los dispositivos móviles la interacción con elementos físicos pasivos y otros dispositivos móviles activos a alta frecuencia. NFC se basa en la identificación por radiofrecuencia (RFID) en conjunto con tecnologías de tarjetas inteligentes sin tener contacto, lo que permite “leer” los datos almacenados a una distancia limitada con su máximo a los 10 cm.(Cavoukian, 2011)(Nokia, 2011)(Near & Comunication, 2012)(Opperman & Hancke, 2011)
La tecnología NFC comenzó a desarrollarse en el año 2002 en una acción conjunta de Philips y Sony, con el fin de conseguir un protocolo compatible con las tecnologías sin contactos propietarias existentes en el mercado: Mifare de Philips y FeliCa de Sony. Finalmente, NFC fue aprobado como el estándar ISO 18092 en diciembre de 2003 y posteriormente, en marzo de 2004, Philips, Sony y Nokia formaron el NFC Forum para avanzar en el desarrollo de las especificaciones NFC.(Wu, 2013)(Ramanathan & Imtiaz, 2013)
Figura 1. Logotipos oficiales de NFC.(Near & Comunication, 2012)
La organización encargada de regular y determinar los estándares de NFC nace en el 2004 cuando es creado el NFC-Forum, pero no es hasta 2006 cuando sale a la luz la primera especificación técnica de dicha tecnología.(Rodríguez Junco, 2014)
14 5.2 ¿COMO FUNCIONA?
Todo empieza al acercar el dispositivo móvil a la etiqueta (tag) y comienzan las acciones determinadas para la lectura del mismo, estas acciones pueden ser la redirección de una dirección URL, hasta realizar cambios en las configuraciones internas del dispositivo.(Shen, 2013; Xiao & Luo, 2013)
La tecnología NFC posee modos de funcionamiento:
Modo Pasivo: un dispositivo genera un campo electromagnético y el otro aprovecha este campo para trasferir datos.
En la siguiente figura: sentido izquierda derecha el dispositivo activo inicia la comunicación emitiendo una señal electromagnética, e indicando la velocidad, recepción/transmisión de datos.
En el sentido derecha izquierda el dispositivo pasivo utiliza el campo magnético de la señal electromagnética incidente para alimentar su circuito y transmitir una señal de respuesta, a la velocidad establecida por el circuito iniciador.
Figura 3. Modo de operación pasivo.(Cient, Delgado, & Pav, 2011)
15
Figura 4. Modo de operación activo.(Cient et al., 2011)
Cuando el dispositivo de lectura se aproxima a una etiqueta RFID o a otro dispositivo emite una señal de radio de corto alcance que excita el microchip de la etiqueta, con lo que se puede acceder a leer la pequeña cantidad de datos que se encuentran almacenados.(Near & Comunication, 2012; Roland, 2010)
La tecnología NFC soporta tres arquitecturas de funcionamiento:
5.2.1 Punto a punto:
Empleado en el establecimiento de las comunicaciones entre dispositivos NFC y para el intercambio de datos.(Cavoukian, 2011; Nokia, 2011)
Figura 5. Arquitectura punto a punto.(Cavoukian, 2011)
5.2.2 Lectura-escritura:
16
Figura 6. Arquitectura de lectura-escritura.(Nokia, 2011)
5.2.3 Emulación de tarjeta:
El dispositivo NFC se comporta como una tarjeta inteligente, apareciendo ante otro dispositivo como una tarjeta sin contacto. Con esta configuración se pueden utilizar las características del elemento de seguridad incorporado como medio de pago, así como para el almacenamiento y gestión de todo tipo de entradas y recibos (Cavoukian, 2011; Near & Comunication, 2012; Nokia, 2011).
17
Figura 8. Las tres arquitecturas en las que NFC trabaja.(Campa Ruiz, 2011)
5.3 ESPECIFICACIONES
Las principales especificaciones para NFC son propuestas por el NFC Forum y son las siguientes
5.3.1 NFC Data Exchange Format (NDEF):
Define el formato de intercambio de información pudiendo estar compuesto por uno más registros, formando de esta manera un mensaje NDEF.
Figura 9. Formato NDEF (Albi & Piles, n.d.)
5.3.2 NFC Record TypeDefinition:
La especificación NDEF define el formato común de la información pero no específica ninguno en detalle.
Cada NDEF contiene una cadena con el nombre del tipo registro, cada RTN (Records TypeName) se puede especificar en diferentes formatos.
18
tipos, locales y globales (Near & Comunication, 2012).
Figura 10. Estructura del mensaje NDEF (Nokia, 2011)
5.3.3 NFC Uniform Resource Identifier Service Record Type Definition:
NFC URI es el tipo de registro que es usado por NDEF para recibir la URI almacenada en una Etiqueta de un elemento como pudiera ser un poster inteligente. RTD puede ser considerado como una extensión de un tipo reconocido por NFC.(Rodríguez Junco, 2014)
5.3.4 NFC Text Record Type Definition:
Es de texto plano y puede ser utilizado en combinación con otros campos para proporcionar una información extra de contenido de la etiqueta.(Rodríguez Junco, 2014)
5.3.5 NFC Smart Poster Record Type Specification:
Una etiqueta Smart poster al acercar el dispositivo lector sobre ella puede proporcionar distintas acciones a realizar como parte del registro, que desencadenen acciones a realizar por parte del dispositivo como iniciar, por ejemplo, el navegador en una determina URL (Saeed & Walter, 2012).
5.4 TAG’S NFC
19
Figura 11. Tag NFC. (Nokia, 2011)
Figura 12. Tags NFC.(Campa Ruiz, 2011)
Estas etiquetas inteligentes están especificadas en 4 grupos o tipos:
Tipo 1: (ISO14443-A). Las etiquetas son de lectura y escritura.
Tipo 2: (ISO 14443-A estándar). Las etiquetas son de lectura y escritura que además pueden venir en varios formatos (etiquetas de interior y etiquetas sin contacto). Se ha utilizado en varias RFID y soluciones móviles RFID/NFC.
Tipo 3: (JIS x 6319-4). Incluye un chip sin contacto IC. Configuradas de fábrica para ser de escritura o solo lectura con disponibilidad de memoria variable.
Tipo 4: (ISO / IEC 7816-4 - ISO 14443-A - ISO 14443-B). Configuradas de fábrica para lectura y pueden ser reescritas.
20 5.5 APLICACIONES NFC
Los primeros usos de la tecnología NFC están estrechamente ligados a los teléfonos móviles debido a su ubicuidad y al hecho de que sea el único dispositivo que todos necesitamos llevar a todas partes (Chavarría Chavarría, 2011; Near & Comunication, 2012).
Figura 14. Aplicaciones móviles.(Campa Ruiz, 2011)
La forma de uso básica a la que se acoge el uso de la tecnología NFC es aquella situación en la que es necesario un intercambio de datos de forma inalámbrica. Lo usos que más futuro tienen son la identificación, la recogida e intercambio de información y sobre todo, el pago (Chavarría Chavarría, 2011).
5.5.1 Pagos móviles:
Entre las aplicaciones más comunes, la más conocida de la tecnología NFC es la de pagos mediante móviles. Pasando el terminal móvil por un sensor se puede producir una transacción de manera cómoda y ágil. Para esta transmisión se requiere un terminal NFC y además disponer de una SIM NFC insertada en el terminal que contiene los datos bancarios de forma segura (Near & Comunication, 2012).
5.5.2 Tarjetas de acceso:
En algunas universidades en el extranjero, los estudiantes utilizan el NFC para acceder a las instalaciones del campus y además esta acreditación permite realizar un control de asistencia automático (Near & Comunication, 2012).
5.5.3 Identificación:
El acceso a lugares donde es precisa una identificación podría hacerse simplemente acercando nuestro teléfono móvil o tarjeta con chip NFC a un dispositivo de lectura. Los pasajes de autobús son un ejemplo muy válido (Chavarría Chavarría, 2011).
5.5.4 Libros con contenido Multimedia:
La tecnología NFC puede incluirse en los libros a través de etiquetas que se encuentran en las hojas del interior. Gracias a acercar el terminal móvil a estas etiquetas existe la posibilidad de descargarse archivos multimedia que complementan las lecturas (Near & Comunication, 2012).
5.5.5 Intercambio de datos:
21
establecimiento son inmediatas.(Near & Comunication, 2012).
5.5.6 Accesorios conectados:
Al igual que con Bluetooth, NFC se puede utilizar para la conexión de distintos dispositivos, desde altavoces inalámbricos, manos libres, entre otros. Con NFC solo es necesario acercar dos dispositivos para automáticamente iniciar el emparejamiento Bluetooth con un tag en cada pantalla lo que es aprovechado para estabilizar una conexión Wi-Fi segura también.(Near &Comunication, 2012)
5.5.7 Tarjetas de visita:
Han empezado a aparecer empresas que proporcionan tarjetas de visita con NFC y que permiten con tan sólo acercar el teléfono móvil a la tarjeta, descubrir toda la información relativa a la persona dueña de la tarjeta: teléfono de contacto, dirección postal, correo electrónico, logos o galería fotográfica.(Near & Comunication, 2012)
5.5.8 Tag NFC:
Son Tags que incorporan un chip para transmitir información a nuestro dispositivo. Estas etiquetas pueden configurarse al gusto del usuario y programar ciertas acciones a nuestro teléfono. Para poder programar/escribir estas etiquetas existen algunas aplicaciones como por ejemplo NFC TaskLauncher. De esta manera por ejemplo cuando el usuario llega a su domicilio, podría pasar su terminal por la etiqueta NFC que ajustaría el perfil, activando el Wifi, aumentando el volumen de la llamada al máximo o activando la música de manera automática.(Near & Comunication, 2012)
5.5.9 Lector de etiquetas RFID:
Un dispositivo NFC puede actuar como un lector de etiquetas RFID, leyendo información embebida en forma de etiquetas RFID en medios tales como posters, vallas publicitarias, brochures, folletos, menús y otro material informativo o promocional similar. (Campa Ruiz, 2011)
5.6 Grupo de Investigación L.I.D.E.R1 :
El grupo de investigación LIDER (Laboratorio de Investigación y Desarrollo en Electrónica y Redes) fue creado en el año 2007 e institucionalizado a través de Acta 005-09 del Centro de Investigaciones y Desarrollo Científico (CIDC) de la universidad Distrital, en sesión realizada el 24 de Febrero del 2009, con el aval del Consejo de Facultad. Actualmente está conformado por su director el Ph.D. Roberto Ferro, su codirector el Ing. Carlos Martínez, docentes de la Universidad Francisco José de Caldas, estudiantes de doctorado y pregrado. El Grupo de Investigación se encuentra estrechamente ligado al Doctorado en Ingeniería con un énfasis inicial en Ciencia y Tecnología de la información y del conocimiento, y la red de investigación de tecnología avanzada (RITA), convirtiéndose en un grupo de extensión en pregrado, dado que sus objetivos, misión y visión tienen un alto grado de afinidad.
1
22
Misión: Generar y ejecutar en todas sus etapas, proyectos de investigación, desarrollo e innovación, en las áreas de estudio de las líneas de investigación definidas, que propendan la creación de soluciones basadas en tecnología emergente de alta calidad con aplicación en la solución de problemas técnicos y de carácter práctico a nivel nacional e internacional.
Visión: El Grupo de Investigación LIDER será, en un lapso no superior a 5 años, un grupo de excelencia reconocido a nivel universitario en el ámbito local y nacional, y valorado por la comunidad científica internacional por sus aportes al estudio e innovación, en las área de interés.
Las aéreas de investigación donde está enfocado el grupo LIDER son las siguientes:
Aplicación en domótica, inmótica y telemedicina.
Electrónica aplicada a la industria.
Electrónica embebida para el diseño de aplicaciones de micro redes de telecomunicaciones.
Estudio y diseño de protocolos de red y de enrutamiento para redes de alta velocidad.
Ingeniería aeronáutica.
Investigación y desarrollo de satélites.
Nanotecnología.
Redes de nueva generación (IPv6) y redes IPv4.
Redes de telefonía celular.
23
6
MARCO LEGAL Y NORMATIVIDAD
6.1 NORMATIVIDAD EN COLOMBIA
La Ley 1341 de 2009 determina el marco general para la formulación de las políticas públicas que regirán el sector de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones, su ordenamiento general, el régimen de competencia, la protección al usuario, así como lo concerniente a la cobertura, la calidad del servicio, la promoción de la inversión en el sector y el desarrollo de estas tecnologías, el uso eficiente de las redes y del espectro radioeléctrico, así como las potestades del Estado en relación con la planeación, la gestión, la administración adecuada y eficiente de los recursos, regulación, control y vigilancia del mismo y facilitando el libre acceso y sin discriminación de los habitantes del territorio nacional a la Sociedad de la Información2.
De acuerdo a esta misma ley el Estado intervendrá en el sector de las TIC para lograr los siguientes fines:
1. Proteger los derechos de los usuarios, velando por la calidad, eficiencia y adecuada provisión de los servicios.
2. Promover el acceso a las Tecnologías de la Información y las comunicaciones, teniendo como fin último el servicio universal.
3. Promover el desarrollo de contenidos y aplicaciones, la prestación de servicios que usen Tecnologías de la Información y las Comunicaciones y la masificación del gobierno en línea.
4. Promover la oferta de mayores capacidades en la conexión, transporte y condiciones de seguridad del servicio al usuario final, incentivando acciones de prevención de fraudes en la red.
5. Promover y garantizar la libre y leal competencia y evitar el abuso de la posición dominante y las prácticas restrictivas de la competencia.
6. Garantizar el despliegue y el uso eficiente de la infraestructura y la igualdad de oportunidades en el acceso a los recursos escasos, se buscará la expansión, y cobertura para zonas de difícil acceso, en especial beneficiando a poblaciones vulnerables.
7. Garantizar el uso adecuado del espectro radioeléctrico, así como la reorganización del mismo, respetando el principio de protección a la inversión, asociada al uso del espectro. Los proveedores de redes y servicios de telecomunicaciones responderán jurídica y económicamente por los daños causados a las infraestructuras.
8. Promover la ampliación de la cobertura del servicio.
9. Garantizar la interconexión y la interoperabilidad de las redes de telecomunicaciones, así como el acceso a los elementos de las redes e instalaciones esenciales de telecomunicaciones necesarios para promover la provisión y comercialización de servicios, contenidos y aplicaciones que usen Tecnologías de la Información y las comunicaciones.
10.Imponer a los proveedores de redes y servicios de telecomunicaciones obligaciones de
2
24
provisión de los servicios y uso de su infraestructura, por razones de defensa nacional, atención y prevención de situaciones de emergencia y seguridad pública.
11.Promover la seguridad informática y de redes para desarrollar las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones.
12.Incentivar y promover el desarrollo de la industria de tecnologías de la información y las comunicaciones para contribuir al crecimiento económico, la competitividad, la generación de empleo y las exportaciones.
13.Propender por la construcción, operación y mantenimiento de infraestructuras de las tecnologías de la información y las comunicaciones por la protección del medio ambiente y la salud pública.
De manera complementaria, en el 2010 nació la propuesta política del Plan Vive Digital como estrategia público-privada para afrontar el reto de ampliar la cobertura y la penetración de la Banda Ancha, tanto para los hogares como para las micro, pequeñas y medianas empresas del país3.
El objetivo principal del plan Vive Digital es impulsar la masificación del uso de Internet, para dar un salto hacia la Prosperidad Democrática. Creemos que a través de la masificación del uso de Internet, de la apropiación de tecnología, de la creación de empleos TIC directos e indirectos, lograremos reducir el desempleo, reducir la pobreza, aumentar la competitividad del país y dar un salto hacia la Prosperidad Democrática.
Figura: Ecosistema digital del plan Vive Digital Colombia.
Fuente: (
http://cintel.org.co/wp-content/uploads/2013/05/07.Documentos_Sectoriales_2011_Mapa_Normativo_y_Regulatorio_N uevo-Mapa-normativo-y-regulatorio-sector-TIC-_-2011.pdf)
3 Mapa normativo y regulatorio del sector TIC. Disponible en
25
6.2 PLAN ESTRATÉGICO DE DESARROLLO DE LA UNIVERSIDAD DISTRITAL 2008-20164
El Plan Estratégico “Saberes, Conocimientos e Investigación de Alto Impacto para el Desarrollo Humano y Social” 2007 –2016 es un documento indicativo y flexible que busca constituirse como dispositivo dinamizador de los procesos institucionales, en tanto instrumento que se adecua a los retos y necesidades del entorno local, regional, nacional y mundial para el cumplimiento de la misión de la Universidad. Por lo tanto, se asume como ruta y horizonte para el desarrollo las funciones de docencia, investigación, innovación, creación y proyección social, referente vinculante para la planeación del gobierno distrital e instrumento de obligatorio cumplimiento para la administración universitaria en cuanto a la formulación de sus planes trianuales, de acción, operativos, al igual que marco para la evaluación permanente de los avances y limitaciones en su ejecución.
El Plan Estratégico de Desarrollo requiere armonizar sus acciones con las tendencias y prioridades de la Educación Superior en el ámbito internacional, en cuanto definen cuál es el sentido de la Universidad y su compromiso social en el contexto actual.
Con este Plan, la comunidad universitaria cuenta con la orientación estratégica que guiará la acción universitaria en los próximos 10 años y será la base para la definición de metodologías para la alimentación del Banco de Proyectos de la Universidad Distrital, BPUD, para establecer la prioridad en la asignación de recursos y para la elaboración de los Planes de Desarrollo Trianuales de las distintas unidades académicas y administrativas de la Universidad y su desglose en planes de acción anuales.
Uno de los Objetivos generales es Contar con una infraestructura física, tecnológica, de conectividad y de medios educativos adecuados y coherentes para garantizar el desarrollo de las funciones misionales de la Universidad Distrital, la comunicación y el bienestar institucional. Ya que el desarrollo de las tecnologías de la información y las comunicaciones y los grandes volúmenes de información que circulan hoy día por diferentes mecanismos y medios, plantean a la Universidad el reto de actualizar de manera permanente y proyectar el desarrollo de su infraestructura física y de servicios de información y comunicación de tal forma que la comunidad universitaria pueda contar con acceso y condiciones para el trabajo académico y administrativo.
Por esta razón se desarrolló la política 6, estrategia 1 en el apartado de políticas cuyo objetivo específico es mejorar y mantener actualizada la infraestructura física y tecnológica de la Universidad en función de la proyección de las actividades misionales de la Universidad.
Estrategia 1. Desarrollo y actualización permanente de la infraestructura física, tecnológica, de conectividad y de recursos en general
4
26
Consolidar, fortalecer y mantener actualizada la infraestructura física y de servicios informáticos y de comunicaciones así como la adecuación, construcción y dotación de espacios para el ejercicio de actividades en relación con las funciones universitarias.
Puntualmente para el tema de tecnologías de la información está el programa 4 que se enuncia a continuación:
Programa 4: Consolidación de la Infraestructura Informática, de Comunicaciones y de conectividad.
Proyecto 1: Crear y definir la arquitectura del Sistema de Información y comunicación interno y externo.
Proyecto 2: Fortalecer, adecuar y dotar la infraestructura de comunicaciones e información y conectividad.
Proyecto 3: Masificar el uso de tecnologías de comunicación e información.
Proyecto 4: Adquirir, diseñar, construir y dotar infraestructura de educación virtual.
27
7
ALCANCES
Dentro de este proyecto se pretende plantear un sistema de intercambio de información, de manera organizada entre un terminal con tecnología NFC, una base de datos relacional, y una etiqueta NFC con el contenido de la información del elemento objetivo de lectura con el fin de mejorar el proceso de préstamos de equipos de laboratorios en el área de laboratorios de la Universidad Distrital Francisco José De Caldas.
El propósito es realizar una prueba piloto sobre el proceso que se realiza en el préstamo de los equipos y bancos de laboratorio en la universidad de forma tal que se mejore este proceso, primero con la reducción de uso de papelería, luego con la agilización del proceso, así permitiendo ejercer un mayor control sobre los inventarios prestados, de esta manera contribuyendo con la organización de los elementos disponibles en el laboratorio.
Se plantea el uso de una etiqueta NFC con la información del equipo objetivo de préstamo (número del equipo, serial, marca y tipo de elemento), el cual se escanea con un lector, genera la carga del elemento en una base de datos, utilizando una conexión al servidor donde ésta se aloja, dichas etiquetas serán tipo pegatina, se pueden instalar en cada equipo que tenga un tamaño adecuado, como lo son los osciloscopios, las fuentes de poder o los generadores de señales.
Se procedería con la carga inicial de los elementos prestados al estudiante a cargo del banco, de esta manera se solicita el carnet del usuario interesado en acceder a los servicios del laboratorio, se crea una tabla con el identificador del estudiante, luego se procede a la carga de los elementos presentes en el banco, luego de terminado el tiempo del préstamo se realiza la descarga del material del sistema de la base de datos, se plantea la posibilidad también de incluir una etiqueta por banco, para que se identifique el número del banco automáticamente después de realizar el escaneo de la etiqueta.
28
8
LIMITACIONES
El proyecto estará sujeto a una conexión entre el lector y el servidor donde se encuentra alojada la base de datos, no se contempla el desarrollo de una plataforma de lectura de los datos de tipo web especializada en control de inventarios, ni que constituya una base de datos de uso de control interno de existencias para el área de recursos físicos de la universidad.
No se incluye el control de los inventarios internos del laboratorio puesto que este proyecto solo contempla el proceso que se denomina externo de los préstamos de elementos a los usuarios del laboratorio, es decir solo carga lo prestado y se genera la respectiva descarga en el momento que se realice la entrega, pero no genera un descuento de una base de datos de los elementos previamente creada.
Existen elementos que no pueden ser etiquetados mediante la etiqueta en forma de pegatina, como son los caimanes, los conectores, las clavijas y las sondas, etc. Esto debido a que no puede ser instalada la etiqueta o que su manejo debe ser externo y sería fácil que se pueda perder o sufrir daños con la manipulación de estos elementos; existe una excepción que son las sondas atenuadas que vienen en un empaque el cual puede ser etiquetado.
Puede existir la posibilidad que los datos del estudiante no puedan ser adquiridos mediante la lectura del carnet de la universidad, en este caso solo se generaría la carga por banco, y el monitor sería el encargado de la asociación del carnet con el respectivo banco y la carga y descarga de la información en la base de datos.
29
9
METODOLOGÍA
Para diseñar e implementar un sistema prototipo para la administración de recursos físicos en los laboratorios de ingeniería de la Universidad Distrital Francisco José De Caldas mediante el uso de tecnología NFC se realiza la división del proyecto en las siguientes fases.
Fase 1: Investigación y análisis.
Fase 2: Prueba técnica de etiquetas.
Fase 3: Diseño computacional del sistema de almacenaje de datos.
Fase 4: Implementación del sistema integrado.
Fase 5: Prueba piloto.
Fase Objetivo por fase Actividad Resultado
Investigación y análisis
Realizar un análisis comparativo de las distintas etiquetas NFC disponibles en el mercado
Realizar un análisis de los distintos
dispositivos de lectura y escritura NFC
Realizar un cuadro comparativo de las etiquetas NFC por características y modos de operación
Realizar un cuadro comparativo de los dispositivos de lectura y escritura NFC
Seleccionar las etiquetas NFC con las cuales se desarrollara el proyecto
Seleccionar los mejores dispositivos de lectura y escritura para el
desarrollo del proyecto
Prueba técnica de etiquetas
Verificar el correcto funcionamiento de los modos de lectura y escritura para las etiquetas seleccionadas
Realizar pruebas de distancia de lectura y escritura de las etiquetas
Realizar pruebas de seguridad y bloqueo de las etiquetas
Documentar las pruebas realizadas
Diseño computacional
del sistema de almacenaje de
datos
Implementar una base de datos que permita el almacenaje de
información de los equipos de los laboratorios de ingeniería de la
Universidad Francisco José De Caldas
Análisis de los requerimientos del sistema de
almacenaje de datos
Implementación del sistema de
almacenaje de datos
Puesta en marcha de sistema de almacenaje de datos para los laboratorios de ingeniería de la
30 Implementación
del sistema integrado
Integrar el sistema de almacenaje de datos con el software de lectura y escritura de las etiquetas NFC
Diseño e
implementación del sistema recolector de información
Integrar el sistema de recolección de datos con el sistema de almacenaje de datos
Un sistema integral que consta de un sistema de almacenaje de datos, etiquetas NFC y un módulo de lectura y escritura de NFC
Prueba piloto Verificar el
funcionamiento del sistema integrado
Realizar la prueba de funcionamiento del sistema integrado en una sala de
laboratorios con 3 bancos en la
Universidad Distrital Francisco José De Caldas
31
10
CRONOGRAMA
No Actividad
Mes 1 2 3 4 5 6
Semana
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Duración
(semanas)
I
Realizar cuadros comparativos de los dispositivos de lectura-escritura y las etiquetas
NFC
4
II pruebas a las etiquetas Realizar distintas
NFC
3
III
Análisis de los requerimientos del sistema de almacenaje
de datos
1
IV Implementación del sistema de almacenaje
de datos
3
V Implementación del sistema recolector de
información
3
VI Integración de los sistemas de recolección
y almacenaje de datos
3
VII
Realizar la prueba de funcionamiento del sistema integrado en una sala de laboratorios
con 3 bancos en la Universidad Distrital
Francisco José De Caldas
3
VIII Pruebas finales 2
IX Redacción del
documento de trabajo de grado
24
32
11
PRESUPUESTO
CONCEPTO FUENTE TOTAL
COSTOS DE PERSONAL NO APLICA $12’000.000
COSTOS DE SOFTWARE NO ALPICA $140.000
COSTOS DE EQUIPOS NO APLICA $7’330.000
PAPELERIA Y VARIOS NO APLICA $200.000
TOTAL $19’670.000
Tabla 11.1. Costos totales del proyecto.
NOMBRE TIPO DE
VINCULACIÓN FUNCION DENTRO DEL PROYECTO MESES DE VINCULAC IÓN/ SEMANAS HORAS POR SENAMA
RECURSOS TOTAL
ANDRÉS MAURICIO VALENCIA RAMÍREZ
ESTUDIANTE/ INGENIERÍA ELECTRÓNICA
PONENTE 24 20 $150.000 $3´600.000
WILSON ANDRÉS LUIS DÍAZ
ESTUDIANTE/ INGENIERÍA ELECTRÓNICA
PONENTE 24 20 $150.000 $3´600.000
ING. MSC ROBERTO FERRO ESCOBAR
DOCENTE DE PLANTA
DIRECTOR 24 2 $200.000 $4’800.000
TOTAL $12’000.000
Tabla 11.2.Costos de personal.
EQUIPO JUSTIFICACIÓN VALOR APROXIMADO TOTAL
COMPUTADOR PORTATIL
REQUERIDO PARA EJECUTAR LA PROGRAMACIÓN DE LA BASE DE DATOS Y
RECEPCIÓN DE LA INFORMACION/ REDACCIPON DEL DOCUMENTO BASE DE LA
TESIS
$150.000 $300.000
EQUIPO SERVIDOR IMPLEMENTACIÓN DE LA BASE DE DATOS DEL SISTEMA RECEPCION Y ENVIO DE DATOS
$5´000.000 $5´000.000
CELULAR XPERIA Z2/ CELULAR SAMSUMG GALAXY
S5
EQUIPO ENCARGADO DE LA LECTURA Y ESCRITURA DE LA ETIQUETA
$1´000.000 $2´000.000
ETIQUETA NFC DISPOSITIVO DE ALMACENAMIENTO DE LA INFORMACIÓN DEL EQUIPO E IDENTIFICACIÓN
DEL MISMO
$5.000 30.000
TOTAL $7´330.000
Tabla 11.3. Costos de equipos.
MATERIALES JUSTIFICACIÓN TOTAL
PAPELERÍA/VARIOS REDACCIÓN, IMPRESIÓN DEL DOCUMENTO DE TESIS, ANTEPROYECTO, FOTOCOPIAS
$200.000
TOTAL $200.000
33
SOTWARE JUSTIFICACIÓN COSTO APARENTE TOTAL
APACHE SERVER NECESARIA PARA LA IMPLEMENTACION DE LA RECEPCCION DE LA INFORMACIÓN VÍA
INTERNET
GNU/GPL $0
MYSQL SERVER PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE LA BASE DE DATOS CAPTURA/ GURADADO, ESCRITURA Y
ALMACENAMIENTO, ASÍ COMO CONSULTAS
GNU/GPL $0
PHP SERVER DESARROLLO DE LA CONEXIÓN A BASE DE DATOS
GNU/GPL $0
SUBLIME TEXT EDITOR
EDITOR DE TEXTO PARA IMPLEMENTACIÓN DEL CÓDIGO DE LA APLICACIÓN
$70.000 $140.000
LINUX (DEBIAN UBUNTU) DISTRO NO ESPECIFICA
SISTEMA OPERATIVO BAJO EL CUAL CORRE EL SERVIDOR Y LOS SERVICIOS
GNU/GPL $0
TOTAL $140.000
34
12
DESARROLLO DE LA METODOLOGÍA
Para cumplir con los objetivos del proyecto, se eligió crear dos sistemas de recepción de datos, una plataforma Web, que está dirigida a los préstamos de trabajadores y profesores de la universidad con el fin de facilitar el préstamo al personal, eliminado así la retención del carné del usuario.
Por otro lado para los préstamos a estudiantes se implementó el desarrollo de una aplicación para Android, pensando en que es el sistema con mayor demanda y más fácil de adquirir en un dispositivo móvil, el cual se conecta a una base de datos en un servidor que genera las respectivas consultas y actualización de registros.
Como una sugerencia opcional por parte del revisor se imprimió el código QR que relaciona los manuales de usuario de los equipos, sobre la etiqueta NFC, que se instalaría en los equipos, para facilitar su uso.
12.1 Investigación y análisis
En esta sección se establecen los parámetros y características de los distintos lectores disponibles en el grupo Lider y de las etiquetas NFC de que se dispone así como la posterior elección de los elementos con que se trabajó en el desarrollo de los objetivos.
12.1.1 Análisis comparativo de las distintas etiquetas NFC disponibles en el mercado.
Para obtener los parámetros característicos de cada etiqueta se buscó el respectivo datasheet del elemento y realizaron pruebas con el programa NFC TOOLS.
12.1.1.1 TAG NXP MIFARE CLASSIC CIRCULAR
Características generales:
Fabricante Modelo F/MHZ
operación Capacidad Solo un uso
Nxp
semiconductors Mifare Classic 13.56 1 kByte No
Bloqueo sencillo Contraseña Diseño Peso Dimensiones
Si Si Circular acrílico 0.9Gr (25.4X1)mm
35
Figura 16. Tag Mifare classic tipo circular acrílico.
Esta etiqueta posee una forma circular que deja ver en concreto todo el circuito de campo magnético que posee la estructura, consiste en dos láminas de acrílico delgadas pegadas que comprimen el circuito.
Figura 17. Tag Mifare classic tipo circular acrílico información suministrada por el programa NFC TOOLS.
36
12.1.1.2 TAG NXP MIFARE CLASSIC DOCUMENTO
Características generales:
Fabricante Modelo F/MHZ
operación Capacidad Solo un uso
Nxp
semiconductors Mifare Classic 13.56 1 kByte No
Bloqueo sencillo Contraseña Diseño Peso Dimensiones
Si Si Tipo carné 1.4Gr (75,9X50X1)mm
El alcance general de operación es de 100 mm.
Figura 18. Tag Mifare classic tipo carné.
37
Figura 19. Tag Mifare classic tipo carné información suministrada por el programa NFC TOOLS.
En la ilustración anterior se puede observar la información suministrada por el programa, como se observa permite conocer el número de serie único de la tarjeta y en el caso de contener información almacenada permitirá también saber qué tipo de registros están almacenados en la etiqueta NFC.
12.1.1.3 TAG NXP VI320708 PEGATINA
Características generales:
Fabricante Modelo F/MHZ
operación Capacidad Solo un uso
Nxp
semiconductors VI320708 13.56 137 Byte No
Bloqueo sencillo Contraseña Diseño Peso Dimensiones
Si Si Sticker 0.8Gr (52,4X52,4)mm
38
Figura 20. Tag VI320708 tipo pegatina.
Esta etiqueta tipo pegatina tiene la capacidad de ser adherida en cualquier superficie, es delgada y de fácil manejo, la etiqueta ultralight es una versión de la Mifare que tiene una capacidad reducida pero que ofrece mayo compatibilidad con la mayoría de lectores NFC.
Figura 21. Tag VI320708 tipo pegatina información suministrada por el programa NFC TOOLS.
39
12.1.1.4 TAG NXP VM440803 PEGATINA
Características generales:
Fabricante Modelo F/MHZ
operación Capacidad Solo un uso
Nxp
semiconductors VM440803 13.56 1 KByte Si
Bloqueo sencillo Contraseña Diseño Peso Dimensiones
Si Si Sticker N/S (50X25)mm
El alcance general de operación es de 100 mm.
Figura 22. Tag VM440803 tipo pegatina.
Esta etiqueta tiene la particularidad de ser de un tamaño extendido con el fin de ampliar su rango de lectura horizontal, ofrece una capacidad estándar de almacenaje y su manejo es igualmente fácil y sencillo.
40
En la ilustración anterior se puede obtener la información básica de la etiqueta, su número de serie y los tipos de tecnologías admitidas.
12.1.1.5 TAG NXP MIFARE CLASSIC LLAVERO
Características generales:
Fabricante Modelo F/MHZ
operación Capacidad Solo un uso
Nxp
semiconductors Mifare Classic 13.56 1 kByte Si
Bloqueo sencillo Contraseña Diseño Peso Dimensiones
Si Si Llavero 3.4Gr N/S
El alcance general es de 100 mm.
Figura 24. Tag Mifare classic tipo llavero.
41
Figura 25. Tag Mifare classic tipo llavero información suministrada por el programa NFC TOOLS.
La ilustración anterior permite observar la información de la etiqueta tipo llavero la cual por sus características deja ver que se puede tratar de la misma circular introducida en una moldura de plástico en forma de llavero para su fácil portabilidad.
12.1.1.6 TAG NXP VM320708 PEGATINA
Características generales:
Fabricante Modelo F/MHZ
operación Capacidad Solo un uso
Nxp
semiconductors VM320708 13.56 1 KByte No
Bloqueo sencillo Contraseña Diseño Peso Dimensiones
Si Si Sticker 0.8Gr (52,4X52,4)mm
El alcance general de operación es de 100 mm.
42
Esta etiqueta tiene una apreciable congruencia con la ultralight, la diferencia se encuentra en que esta posee mayor capacidad de almacenaje y no presenta una compatibilidad extendida.
Figura 27. Tag VM320708 tipo pegatina información suministrada por el programa NFC TOOLS.
En la ilustración. Para le etiqueta, se aprecia el sistema de datos soportado y su número de serie esto refleja la compatibilidad que posee la etiqueta que es más reducida en este caso.
12.1.2 Análisis de los distintos dispositivos de lectura y escritura NFC.
Al realizar la respectiva comparativa de los diferentes lectores se puede obtener una mejor visión de los son útiles en el proceso de desarrollo del proyecto, con este fin se muestran las características generales de cada uno de los lectores disponibles en le grupo Lider.
12.1.2.1 LECTOR PN532 RFID/NFC shield 13.56Mhz.
Características generales:
Fabricante Compatible modos NFC estándares soportadas
Adafruit industries Arduino uno
Lectura
ISO/IEC 14443A/MIFARE ISO/IEC14443B/ modo
lectura/escritura Punto a punto
Emulación de tarjeta Volcado de
43
Figura28. PN532 NFC/RFID CONTROLLER SHIELD ARDUINO
Estos son los requisitos necesarios para poner en funcionamiento el dispositivo:
Arduino Uno
Conector de poder para el arduino
Software para arduino
Software arduino para el sistema operativo a emplear
Etiquetas y tarjetas NFC
44
Figura 30. Dispositivo funcionando en el laboratorio.
Figura 31. Lector y los distintos tags que soporta.
Pantalla principal del arduino donde podemos encontrar los programas que nos brinda el fabricante, para poder emplear el lector.
45
El fabricante nos estrega 4 modos de trabajo los cuales serán descritos y explicados a continuación:
Comunicación pasiva ISO 14443A Tarjetas
En este modo de trabajo se puede leer una etiqueta y mostrar información en pantalla como el UID de la etiqueta o tarjeta, la longitud del UID.
Figura 33. Modo lectura.
En la figura 6 podemos observar dos casos diferentes, el primero donde falla el código fuente debido a que el tag no se encuentra en el formato NDEF y no es reconocido, dando un mensaje de fallo de autenticación; el segundo donde reconoce la tarjeta NFC y extrae los datos del UID como longitud y valor.
Comunicación activa (punto a punto)
En este modo de trabajo se puede escribir una URL en una etiqueta, la limitante en este modo es la cantidad máxima de caracteres de la dirección.
46
El código fuente de este modo nos permite insertar una URL con una longitud máxima de 38 caracteres. En la figura 7 se puede observar que la misma URl fue grabada en dos tarjetas Mifare Classic, diferenciadas por su UID.
Formato de intercambio de datos NDEF
En este modo de trabajo consiste en cambiar el formato entre NDEF y Classic de las etiquetas, lo cual nos permite realizar distintas tareas como escribir información, hacer lectura de datos y restaurar a los valores de fábrica.
En la figura 8 el monitor serial del programa nos permite cambiar el formato a NDEF de los tags para poder escribir una URL, el programa queda en espera de un comando para continuar, luego de realizado el comando detecta la presencia del tag y procede con el cambio de formato, este proceso tarda un par de segundos y vuelve al estado de espera para el siguiente tag.
Figura 35. Modo formato de intercambio NDEF
Volcado de memoria
Este modo nos permite determinar qué tipo de información contiene la etiqueta, que bloques de la memoria está alojada la información, como también que sectores están libres para usarse.
47
este proceso tarda entre 6 a 8 segundos y es muy importante no retirar el tag hasta que este termine, como se observó en la figura 7 los datos de la URL son escritos en el sector 1 de la memoria.
Figura 36. Modo formato de intercambio NDEF
12.1.2.2 LECTOR PNEV512R.
Características generales:
Fabricante Compatible modos NFC estándares soportadas
Nxp semiconductors
Raspberry pi A
Lectura
ISO/IEC 14443A/MIFARE ISO/IEC14443B/ modo
lectura/escritura Raspberry pi
B
Punto a punto
Raspberry pi B+
48
Figura 37. PNEV512R EXPLORE NFC
Estos son los requisitos necesarios para poner en funcionamiento el dispositivo:
Raspberry Pi Modelo B o B+ o Raspberry Pi 2
Pantalla o monitor para visualizar.
Cable HDMI o conector HDMI a VGA
Adaptador micro USB 5V, 2A
Cable Ethernet o módulo WIfI para rasberry
Teclado y mouse usb o inalámbrico
Micro SD compatible
Etiquetas y tarjetas NFC.
A continuación se muestran algunas imágenes ilustrativas de la conexión del Lector PNEV512R con la Raspberry pi B+ y se enumeran los componentes presentes en las figruas 25 y 26.
1. Cable de poder micro USB 2. Cable HDMI
3. Lector PNEV512R 4. Etiqueta NFC 5. Cable Ethernet 6. Módulo WIFI
7. Puertos USB para el teclado y mouse 8. Raspberry pi B+
49
Figura 38. Vista aérea del lector acoplado con la Raspberry pi b+
Figura 39. Vista Diagonal del lector acoplado con la Raspberry pi B+
El fabricante nos estrega dos modos de trabajo los cuales serán descritos y explicados a continuación:
Modo básico
En este modo de trabajo se puede leer una etiqueta o recibir un mensaje a través del modo NFC punto a punto y mostrar dicha información en pantalla, es necesario que el mensaje este en formato NDEF.
4
5
6 7
8
9 1 2
3
1
2
3 5
6
7
50
Para ejecutar el modo básico de lectura se realiza el siguiente comando principal
explorenfc-basic el ejemplo que esta descrito en la figura 4 se realizó sobre una etiqueta
con una URL, donde se pueden observar campos como el tipo de registro (1), la dirección web a la que apunta la etiqueta, la codificación de la etiqueta (2) y por último el estándar de la etiqueta donde se encuentra su ID (3).
Figura 40. Ejemplo de salida del modo básico de lectura del lector.
Modo navegador:
En este modo de trabajo se puede leer etiquetas o recibir mensajes NDEF contenidos en una URL y abrirlos en el navegador, se recomienda tener activada la interfaz gráfica para ejecutar este modo de trabajo.
Este modo de trabajo tiene el siguiente comando principal explorenfc-browser, el cual nos ejecuta la búsqueda de etiquetas NFC, cuando las detecta se notifica en la pantalla como se puede observar en la figura 6 numeral 1, cuando detecta el contenido de una URL lo notifica y ejecuta el comando de apertura del navegador, como se puede observar en el numeral 2 de la misma figura.
Figura 41. Ejemplo de salida del modo navegador del lector.
En la figura 7 se puede observar el navegador con la página web apuntada por la etiqueta NFC.
11 2
1
2
51
Figura 42. Navegador con la página web contenida en la URL anteriormente detectada.
12.1.2.3 LECTOR TRF7970A NFC/RFID BOOSTERPACK (DLP-7970ABP)
Características generales:
Fabricante Compatible modos NFC estándares soportadas
Texas Instruments
LaunchPad (Texas Instruments)
Lectura/escritura
ISO 15693, ISO 18000-3, ISO 14443A/B Y Felicia Punto a punto
Emulación de tarjeta
52
Estos son los requisitos mínimos para poner en funcionamiento el dispositivo:
LaunchPad compatible.
Conector microUsb para el LaunchPad.
Software necesario para la operación.
Etiquetas y tarjetas NFC.
Figura 44. Vista del lector acoplado al LaunchPad MSP430 F5529.
Necesitamos descargar varios programar para poder cargar los códigos en la interfaz gráfica que nos suministra el fabricante.
53
Figura 45. Software de programación en Flash.
Figura 46. Software complementario de programación de Flash.
El siguiente Software nos permite realizar las operaciones de lectura y escritura de las etiquetas y tarjetas NFC, con su entorno gráfico amigable al usuario como lo podemos ver en la figura 34.
54
Figura 47. Software NFCPlayer de Texas Instruments.
12.2 Prueba técnica de etiquetas.
Tras ejecutar las pruebas necesarias y haber escogido los modelos: NXP MIFARE CLASSIC DOCUMENTO, NXP VM440803 STICKER; al realizar las pruebas de eficiencia, se encontró que los modelos seleccionados cumplen con los requerimientos, el alcance general de las etiquetas es de 100 mm, se ejecutaron las pruebas de bloqueo de etiqueta, la cual fue satisfactoria y deja la etiqueta como solo de lectura, con lo cual se hace inalterable la información contenida en ella, estos dos modelos cumplen, uno para la aplicación de plataforma Web y el otro para ser adherido a los elementos objeto de lectura en los bancos del laboratorio. Esto en relación al alcance vertical que ofrece la etiqueta VM440803, ya que al tener un tamaño extendido es más fácil de acceder.
En el caso de la etiqueta tipo carné es más sencillo de usar ya que esta imita el carné de la universidad y se adapta por completo a un lector RFID de documentos.
12.3 Diseño computacional del sistema de almacenaje de datos.
55
de esta manera se identificaron tres tipos de tablas necesarias y esenciales en el proceso por plataforma.
Figura 48. Nombres de las tablas creadas en la base de datos.
Como se puede observar en la figura anterior para la plataforma web se identificaron tres tablas necesarias para el proceso, las tablas: usuarios, equipos y entregas; en el caso de la aplicación móvil son las tablas equipos_apk, prestamos_apk y usuarios_apk.
Para el caso de la plataforma Web la tabla usuarios posee el siguiente esquema:
Figura 49. Estructura de la tabla de usuarios plataforma Web.
56
carné único en cada etiqueta NFC el campo nombre, y el campo cedula. El campo contador es una constante en las tablas de la plataforma Web que se deja como un campo no usado que puede tener una futura aplicación, la cual puede ser el conteo cada cierto tiempo con el que este usuario usa los servicios.
Para la estructura de la tabla equipos podemos observar lo siguiente:
Figura 50. Estructura de la tabla equipos de la plataforma Web.
57
Figura 51. Estructura de la tabla entregas de la plataforma Web.
La tabla se compone de los campos id, código_us, código_eq, devuelto, f_entrega, f_devuelto, campo id tiene el mismo funcionamiento de todas las tablas, el cmapo código_us, es el código del usuario que tiene el equipo, el campo código_eq es el respectivo equipo tomado por el usuario, el campo devuelto será 1 cuando la entrega se efectuó y 0 cuando no ha sido devuelto el equipo prestado, f_entregada y f_devuelto hace referencia a la fecha de préstamo y fecha de entrega del equipo.
Esta tabla se produce del cruce de las tablas usuarios y equipos de forma tal que se genera un “join” entre las mismas para obtener la información resultante del préstamo.
12.4 Implementación del sistema integrado.
58
Figura 52. Lector RFID PS/2 usado para préstamos a profesores y trabajadores de la Universidad Distrital.
Este lector ofrece la capacidad de conectar atravesó de un conector PS/2 de forma tal que permite también la conexión del teclado y no interfiere con el uso del equipo.
Se realizó la integración de una interfaz Web con una base de datos que posee las tablas de equipos, usuarios y prestamos, esta última es el resultante de la combinación de parámetros esenciales de las otras dos.
Figura 53. Tablas en la base de datos.
59
Para el funcionamiento general de la plataforma se utilizó el lenguaje PHP, librerías Jquery, Java Script, funciones Ajax, un alojamiento WEB en un servidor y una base de datos MySql.
El sistema consulta una base de datos ingresando un número que se relaciona directamente con una tarjeta o etiqueta NFC, utilizando un lector de tarjetas que introduce automáticamente el Id de la tarjeta leída en un campo de texto.
El propósito es mejorar, agilizar y hacer más practico el préstamo a los profesores de equipos tales como video Beams, proyectores de acetatos, cables HDMI entre otros.
Mediante este sistema se elimina la necesidad de generar la retención del carne de la persona que solicita el servicio de esta manera, el sistema registra en la base de datos los elementos prestados a un código ID generado por el documento de identidad presentado, este caso el carne de la universidad, los cuales actualmente cuentan con tecnología NFC.
Figura 54. Interfaz de la plataforma Web.
60
Figura 55. Ejemplo de usuario plataforma Web.
Cuando se realiza la consulta y se encuentra una coincidencia, se mostrara el nombre del usuario, el código adquirido y el número de identificación (parte derecha de la tabla), en la parte izquierda mostrara si este usuario posee algún préstamo activo, con la respectiva fecha y hora del préstamo.
Lo mismo ocurrirá con los equipos, en caso de querer hacer la devolución, del equipo o el préstamo bastara con ingresar el código del equipo y dar clic en la opción deseada.
El sistema posee una opción de copiado del código como se observa en la imagen en color verde, la cual permite de forma rápida copiar el código del equipo en préstamo para realizar la devolución en el caso del equipo, esta característica opera en ambos sentidos.
61
Figura 56. Ejemplo de usuario no reconocido plataforma Web.
Luego mostrara un formulario que puede rellenado y se podrá registrar el usuario, lo mismo aplica para el registro del equipo.
